Ultrafiltrazione (UF)

Principio fisico

L’ultrafiltrazione separa per setacciatura sterica: tutto ciò che è più grande del diametro nominale del poro (10–100 nm) viene fisicamente trattenuto. Il trasporto è convettivo: l’acqua spinta dalla pressione attraversa il poro, mentre le particelle si depositano sul lato di alimentazione.

Per evitare l’accumulo di torta filtrante, le membrane UF lavorano in flusso tangenziale (cross-flow) o, più spesso, in dead-end con cicli di backwash automatici ogni 20–60 minuti.

Specifiche tecniche

Diametro nominale dei pori: 10–100 nm, equivalenti a un cutoff molecolare di 1–500 kDa. La barriera microbiologica è considerata assoluta verso batteri e protozoi e di livello LRV 4 verso virus.

• Pressione transmembrana (TMP): 0,3–2 bar tipica.
• Flusso permeato: 40–120 L/m²h per acque pulite, 25–60 L/m²h per acque superficiali.
• Recupero netto: 85–95 % (90–98 % considerando il riciclo del backwash dopo decantazione).
• Backwash: ogni 20–60 minuti, durata 30–60 secondi, consumo 3–8 % del permeato prodotto.
• Vita utile fibra: 7–10 anni con corretta gestione.

Configurazione

La configurazione dominante è la fibra cava in modulo cilindrico verticale con diametro 200–250 mm e lunghezza 1.500–2.000 mm. Ogni modulo contiene 6.000–10.000 fibre con superficie totale 40–80 m². Il flusso può essere outside-in (acqua dall’esterno verso l’interno della fibra) o inside-out a seconda dell’applicazione e del rischio di intasamento.

Pre-trattamento

Il pre-trattamento è limitato: filtro autopulente 100–300 µm a monte per proteggere le fibre da corpi grossolani. Per acque superficiali con alto SUVA può essere necessaria una coagulazione in linea con poli-cloruro di alluminio per ridurre il fouling organico.

Vita utile e fouling

Il fouling sulle membrane UF è soprattutto organico (NOM, sostanze umiche, EPS batterici) e colloidale. Il monitoraggio si fa misurando la TMP normalizzata; un aumento del 30–50 % rispetto al valore iniziale indica la necessità di un CEB (Chemical Enhanced Backwash) o di un CIP completo.

Pulizia CIP

CEB ogni 1–7 giorni con NaOH 100 mg/L + NaClO 50–200 mg/L. CIP completo ogni 3–6 mesi con NaOH a pH 12 e NaClO 200–500 mg/L per fouling organico, acido citrico 1–2 % per fouling inorganico. Le membrane PVDF tollerano cloro fino a 200.000 ppm·h cumulativi.

Costi

CAPEX impianto condominiale 5 m³/h: 8.000–18.000 €. Impianto comunale 100 m³/h: 250.000–500.000 €. OPEX: membrane 30–80 €/m³ giornaliero/anno, energia 0,1–0,3 kWh/m³, chemicals 0,02–0,05 €/m³.

Quando usarla

L’UF è la scelta naturale per: barriera microbiologica certa (in alternativa o complemento a UV/cloro), potabilizzazione di acque superficiali, riduzione torbidità in cisterne e pozzi, pre-trattamento RO/NF per ridurre il SDI sotto 3, abbattimento Legionella e amebe in reti calde sanitarie. Non rimuove sali, durezza, nitrati, pesticidi disciolti o PFAS: per questi serve NF o RO a valle.